10 Juni 2021 22:03

Neue Investitionsmöglichkeiten für Batterietechnologie

Da die Nachfrage nach mobilen Computern und vollelektrischen Autos steigt, stellen die Einschränkungen der aktuellen Batterietechnologie eine Straßensperre dar.  Die elektrische Batterie wurde in den 1790er Jahren vom italienischen Physiker Alessandro Volta erfunden und war das Arbeitspferd zahlreicher Geräte, Geräte und Maschinen.

Da Verbrauchergeräte kleiner geworden sind und ihre ununterbrochene Verwendung vor dem Aufladen immer wichtiger wird, wird es auch immer wichtiger, dass Batterien sowohl miniaturisiert als auch energieeffizienter werden. Dies hat sich jedoch als technologische Hürde erwiesen, die, wenn sie übertroffen wird, eine wichtige und profitable Entwicklung für die Hightech-Wirtschaft von morgen darstellt.

Batterietechnologie

Alle elektrischen Batterien beruhen auf der grundlegenden chemischen Reaktion von Reduktion und Oxidation (Redox), die zwischen zwei verschiedenen Materialien auftreten kann. Diese Reaktionen sind in einem geschlossenen und verschlossenen Behälter untergebracht. Die Kathode oder der positive Anschluss wird durch die Anode oder den negativen Anschluss reduziert, an dem Oxidation auftritt. Die Kathode und die Anode sind physikalisch durch einen Elektrolyten getrennt, der es den Elektronen ermöglicht, leicht von einem Anschluss zum anderen zu fließen. Dieser Elektronenfluss verursacht ein elektrisches Potential, das bei Abschluss eines Stromkreises elektrischen Strom zulässt.

Einweg-Verbraucherbatterien (sogenannte Primärbatterien) wie Zellen der Größe AA und AAA, die von Unternehmen wie Energizer ( ENR ) hergestellt werden, basieren auf einer Technologie, die modernen Anwendungen nicht förderlich ist. Zum einen sind sie nicht wiederaufladbar. Diese sogenannten Alkalibatterien verwenden eine Mangandioxidkathode und eine Zinkanode, die durch einen verdünnten Kaliumdioxidelektrolyten getrennt sind. Der Elektrolyt oxidiert das Zink in der Anode, während das Mangandioxid in der Kathode mit den oxidierten Zinkionen unter Bildung von Elektrizität reagiert. Allmählich bilden sich im Elektrolyten Nebenprodukte der Reaktion, und die Menge an Zink, die noch oxidiert werden muss, wird verringert. Schließlich stirbt die Batterie. Diese Batterien liefern typischerweise 1,5 Volt Elektrizität und können seriell angeordnet werden, um diese Menge zu erhöhen. Beispielsweise liefern zwei in Reihe geschaltete AA-Batterien drei Volt Strom.

Wiederaufladbare Batterien (sogenannte Sekundärbatterien) arbeiten auf die gleiche Weise und nutzen eine Reduktionsoxidationsreaktion zwischen zwei Materialien, ermöglichen jedoch auch einen umgekehrten Reaktionsfluss. Die am häufigsten verwendeten wiederaufladbaren Batterien auf dem heutigen Markt sind Lithium-Ionen (LiOn), obwohl verschiedene andere Technologien bei der Suche nach einer funktionsfähigen wiederaufladbaren Batterie, einschließlich Nickel-Metallhydrid (NiMH) und Nickel-Cadmium (NiCd), ebenfalls ausprobiert wurden.

NiCd war der erste im Handel erhältliche Akku für den Massenmarkt, litt jedoch darunter, dass nur eine begrenzte Anzahl von Akkus aufgeladen werden konnte. NiMH ersetzte NiCd-Akkus und konnte häufiger aufgeladen werden. Leider hatten sie eine sehr kurze Haltbarkeit, so dass sie unwirksam sein könnten, wenn sie nicht bald nach der Herstellung verwendet würden. LiOn-Akkus lösten diese Probleme, indem sie in einem kleinen Behälter mit langer Haltbarkeit geliefert wurden und viele Ladevorgänge zuließen. LiOn-Akkus werden jedoch in der Unterhaltungselektronik wie Mobilgeräten und Laptops nicht am häufigsten verwendet. Diese Batterien sind viel teurer als Einweg-Alkalibatterien und werden normalerweise nicht in den herkömmlichen Größen AA, AAA, C, D usw. geliefert.

Der letzte Typ von wiederaufladbaren Batterien, mit dem die meisten Menschen vertraut sind, sind flüssige Blei-Säure-Batterien, die am häufigsten als Autobatterien verwendet werden. Diese Batterien können viel Strom liefern (wie beim Kaltstart eines Autos), enthalten jedoch gefährliche Materialien wie Blei und Schwefelsäure, die als Elektrolyt verwendet werden. Diese Arten von Batterien müssen vorsichtig entsorgt werden, um die Umwelt nicht zu verschmutzen oder den Personen, die mit ihnen umgehen, körperlichen Schaden zuzufügen.

Das Ziel der aktuellen Batterietechnologie besteht darin, eine Batterie zu schaffen, die die Leistung von LiOn-Batterien erreichen oder verbessern kann, jedoch ohne die mit ihrer Herstellung verbundenen hohen Kosten. Innerhalb der Lithium-Ionen-Familie konzentrierten sich die Bemühungen auf die Zugabe zusätzlicher Inhaltsstoffe, um die Wirksamkeit der Batterie zu erhöhen und gleichzeitig den Preis zu senken. Beispielsweise sind  Lithium-Kobalt  (LiCoO2) -Anordnungen heute in vielen Mobiltelefonen, Laptops, Digitalkameras und tragbaren Produkten zu finden. Lithium-Mangan  (LiMn2O4) -Zellen werden am häufigsten für Elektrowerkzeuge, medizinische Instrumente und elektrische Antriebe verwendet, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen zu finden sind.

Derzeit gibt es Teams, die  Kapazität  als eine typische LiOn-Batterie. Diese Batterien würden Luft buchstäblich „atmen“, indem sie freien Sauerstoff verwenden, um die Anode zu oxidieren. Obwohl diese Technologie vielversprechend erscheint, gibt es eine Reihe von technologischen Problemen, einschließlich eines schnellen Aufbaus leistungsmindernder Nebenprodukte und des Problems des „plötzlichen Todes“, bei dem die Batterie ohne Vorwarnung nicht mehr funktioniert.

Lithium-Metall-Batterien sind ebenfalls eine beeindruckende Entwicklung und versprechen eine fast viermal höhere Energieeffizienz als die derzeitige Batterietechnologie für Elektroautos. Diese Art von Batterie ist auch viel billiger in der Herstellung, was die Kosten der Produkte, die sie verwenden, senkt. Sicherheitsprobleme sind jedoch ein wichtiges Anliegen, da diese Batterien überhitzen, Feuer verursachen oder bei Beschädigung explodieren können. Andere neue Technologien, an denen gearbeitet wird, umfassen Lithium-Schwefel und Silizium-Kohlenstoff. Diese Zellen befinden sich jedoch noch in den frühen Forschungsphasen und sind noch nicht kommerziell nutzbar. Es gibt auch verschiedene Entwicklungen bei solarbetriebenen Batterien.

Investition in Batterietechnologie

Wenn die Batterietechnologie in diese aufregenden neuen Richtungen Gigafabrik “ an, in der nicht nur mehr Fahrzeuge, sondern auch eigene LiOn-Batterien hergestellt werden sollen. Tesla hat das Problem der Batterieproduktion selbst in die Hand genommen und möglicherweise einen großartigen Weg gefunden, um Investitionen in Elektroautos und Batterietechnologie zu tätigen.

Der Markt für Batterietechnologie ist etwas kurzsichtig, da neue Technologien, Entwicklungen und Partnerschaften die Branche nach vorne katapultieren. Visiongains „ Top 20 Lithium-Ionen-Batteriehersteller-Unternehmensbericht 2018 “ bietet einen umfassenden Einblick in den Batterietechnologiemarkt und seine Top-Hersteller. Zu den Unternehmen im Bericht gehören:

  •  A123 Systems Inc.
  •  Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
  •  Aviation Industry Corporation of China (AVIC)
  •  BYD Company Ltd.
  •  CBAK Energy Technology Inc.
  •  Zeitgenössische Amperex Technology Ltd (CATL)
  •  GS Yuasa Corporation
  •  Hefei Guoxuan Hightech-Energieenergie Co., Ltd.
  •  Hitachi Chemical Co., Ltd.
  •  Johnson Controls International Plc.
  •  LG Chem
  •  Microvast Inc.
  •  Panasonic Corporation
  •  Saft Batterien
  •  Samsung SDI Co. Ltd.
  •  TDK Corporation / Amperes Technology Ltd. (ATL)
  •  Tesla Inc.
  •  Tianjin Lishen Batterie-Aktiengesellschaft Co., Ltd.
  •  Tianneng Power International Ltd.
  •  Toshiba Corporation

Andere bemerkenswerte Namen in der Batterieindustrie sind die folgenden:

  • Arotech Corp ( ARTX ) entwickelt und vertreibt Lithium- und Zink-Luft-Batterien und zählt das US-Militär zu seinen Kunden.
  • PolyPore Inc. ( PPO ) stellt hochspezialisierte Lithium-Polymer-Batterien hauptsächlich für industrielle und medizinische Zwecke her.
  • Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) ist ein alternatives Energieunternehmen, das  mit Delphi Automotive ( Joint Venture zur Entwicklung von Batterielösungen für Elektrofahrzeuge unterhält.
  • Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) ist ein britisches Unternehmen, das Nanotechnologie und das Material Graphen nutzt, um unter anderem Batterien auf Graphenbasis herzustellen.
  • Angewandte Graphenmaterialien (OTCMKTS: APGMF) forschen auch für Anwendungen auf Graphenbasis.
  • EnerSys ist ein  reines  Batteriespiel. Es ist derzeit der weltweit größte Hersteller von Industriebatterien.

Es gibt auch den Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). Dieser ETF versucht, den Solactive Global Lithium Index abzubilden und bietet ein Engagement in einem diversifizierten Portfolio von börsennotierten Unternehmen, die sich hauptsächlich auf Lithium konzentrieren, einschließlich des Abbaus von Lithium, der Raffination von Lithium und der Verwendung von Lithium bei der Batterieproduktion. Zu den Top-Positionen im LIT ETF per Oktober 2018 gehörten:

  • FMC CORP 18,06%
  • ALBEMARLE CORP 17,64%
  • SAMSUNG SDI CO LTD 7,40%
  • ENERSYS 6,91%
  • QUIMICA Y MINERA CHIL-SP 6,62%
  • LG CHEM LTD 5,41%
  • GS YUASA CORP 4,95%
  • PANASONIC CORP 4,60%
  • TESLA INC 4,37%
  • SIMPLO TECHNOLOGY CO LTD 4,24%

Das Fazit

Batterien für die Stromversorgung waren in der Neuzeit schon immer wichtig. Mit dem Aufkommen von Mobile Computing und Elektroautos wird ihre Bedeutung jedoch weiter zunehmen. Derzeit machen beispielsweise Akkupacks mehr als die Hälfte der Kosten eines Tesla-Automobils aus.

Aufgrund ihrer wachsenden Bedeutung gewinnt die Forschung an neueren und besser wiederaufladbaren Batterien zunehmend an Bedeutung. Lithium-Luft- und Lithium-Metall-Batterien können sich als der entscheidende Fortschritt erweisen. Wenn sich diese Technologien am Ende auszahlen, können Investitionen in große Unternehmen, die an der Batterieproduktion beteiligt sind, in reine Lithium-Ionen-Hersteller oder eine indirekte Exposition über Lithium-Metall-Hersteller dazu beitragen, die zukünftige Performance eines Portfolios zu verbessern.

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